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La prise en compte des effets de site dans l’aléa sismique:actions de R&D animées par le CEA/Cadarache et applications au Centre de Cadarache
Fabrice HOLLENDER (CEA/CAD/DPIE/SA2S)Présentation à CLI de Cadarache3 juin 2015
Effets de site aléa sismique – CLI de Cadarache – 3 juin 2015
PLAN DE L’EXPOSE
� Qu’est-ce qu’un effet de site ?
� Quelles sont les approches possibles pour estimer les effets de site ?
� Quelques exemples d’actions de R&D internationales animées par le CEA/Cadarache
� L’état des connaissances sur le Centre de Cadarache
� Un exemple d’application d’une étude d’effet de site sur Cadarache
Effets de site aléa sismique – CLI de Cadarache – 3 juin 2015
Le phénomène « séisme » :source + propagation régionale + effets de site
SourcePropagation / atténuation régionaleEffets de site
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Effets de site lithologiques
V1
V2
Amplification de l’amplitudepar diminution de la vitesse
de propagation
�Effets « 1D » V1 > V2
V1
V2
« Piégeage d’onde » : interférences constructives par
réflexions multiples :� amplification accrue à certaines
fréquences
Effets de site aléa sismique – CLI de Cadarache – 3 juin 2015
�Effets « 2D », « 3D » : cas des cuvettes « sédimentaires »
V1
V2
V2
V1
Piégeage d’onde complexe
� s’ajoutent au phénomènes « 1D »
Effets de site « de bassin »
Effets de site aléa sismique – CLI de Cadarache – 3 juin 2015
V1
Effets de site topographiques
Effets de site aléa sismique – CLI de Cadarache – 3 juin 2015
Les effets de site de bassin : l’exemple du séisme de Mexico
Effets de site aléa sismique – CLI de Cadarache – 3 juin 2015
Les effets lithologiques : l’exemple du Colisée
V1 V2
Nord Sud
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Méthodes d’évaluation des effets de site
Evaluation des effets de site
Approches numériques (simulation)
Méthodes à adapter en zone de faible
sismicité
Nécessitent des outils de simulation validés
Nécessitent une bonne connaissance du milieu géologique
Approches incontournables pour les
mouvements forts (non-linéarité)
Approches empiriques
(basées sur les mesures de séismes)
complémentarité
Nécessité de mener des actions de R&D pour conforter les outils et
les pratiques
Effets de site aléa sismique – CLI de Cadarache – 3 juin 2015
Les programmes de recherche auxquels participe le CEA/Cadarache
� CashimaCEA, ILL, ITERInitié en 2005, pilotage CEA/CADARACHEEffets de site (générique) et aléa sismique Provence
� SIGMAEdF, CEA, Areva, Enel2011 – 2015, pilotage EdFToutes composantes de l’aléa sismique, focus sur le Sud-Est de la France
� Sinaps@Projet ANR/ PIA, large panel de partenaire2014 – 2018, pilotage CEA/SaclayToutes composantes du risque sismique d’un point de vue méthodologique dans un contexte Français.
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La validation des outils de simulations numériques
� Benchmark international regroupant ~ 20 équipes, organisé par CEA/Cad en collaboration avec l’Université de Grenoble.
� Site cible « EuroseisTest » (site bien connu sur le plan géologique, de nombreux enregistrements disponibles) .
� Optimisation des codes de calculs.� Réalisation de « standards » pour tester et
valider les outils de simulation.
Effets de site aléa sismique – CLI de Cadarache – 3 juin 2015
La validation des outils de méthodes de caractérisation de site
� Contexte : mesure de vitesse de propagation des ondes = paramètre le plus important pour construire les modèle pour le calcul des effets de site.
� Benchmark international regroupant ~ 15 équipes, organisé par CEA/Cad en collaboration avec l’Ecole Polytechnique de Turin.
� 3 sites cibles (trois conditions différentes de sol).� Mise en œuvre de nombreuses méthodes
différentes puis intercomparaison.� Optimisation du traitement des mesures.� Rédaction d’un guide de mise en œuvre des
méthodes de mesures.
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Le développement de sites-tests pour l’étude des mouvements forts : le site test Sinaps@ de l’île de Céphalonie
� La recherche d’un site de très forte sismicité
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Carte et coupe géologiques(M. Cushing et C. Guyonnet-Benaize)
Effets de site aléa sismique – CLI de Cadarache – 3 juin 2015
Le séisme du 26/01/2014 - 13:55:43 UTC premier choc (Mw de 6.0 à 6.2 selon les instituts)
Accélération atteinte dans la zone épicentrale: 0,55 g (Lixouri)
Accélération atteinte à Argostoli : 0,4 g
Effets de site aléa sismique – CLI de Cadarache – 3 juin 2015
Le séisme du 03/02/2014 - 03:08:45 UTC « second » choc (Mw de 5,9 à 6.1 selon les instituts)
Accélération atteinte dans la zone épicentrale: 0,7 g (Lixouri)� supérieure au premier choc, dégâts plus importants
Accélération atteinte à Argostoli : 0,27 g
(Choc vécu par l’équipe post-sismique SINAPS)
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Effets de site aléa sismique – CLI de Cadarache – 3 juin 2015
Mise en place d’un réseau dense temporaire
� Recueil de données importantes pour l’évaluation de la variabilité spatiale du mouvement sismique à une échelle hectométrique.� Conforte les hypothèses de calcul des installations de grande taille.
� 21 sismomètres positionnés en réseau pendant 5 semaines de séquence post-sismique. Plus de 2000 évènements enregistrés.
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L’état des connaissance sur Cadarache (1/2)
� Constitution d’un « modèle géologique 3D » et vue de simulations numériques
� Actualisation de la carte géologique de Cadarache
� Synthèse de l’ensemble des forages réalisés sur le Centre
� Mise en œuvre de mesures géophysiques complémentaires (vitesse de propagation des ondes, cartographie des « fréquence de résonance »…).
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L’état des connaissance sur Cadarache (2/2)
� La mise en œuvre de mesures « site sur référence »
1 10Fréquence [Hz]
Rap
port
SS
R
Référence
Site
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Application de la méthode du « facteur d’aggravation »
Méthodologie basée sur l’évaluation de l’effet de site « 2D ou 3D » en rapport à l’effet de site « 1D » (déjà pris en compte dans la RFS 2001.01)Proposée par le CEA et validée (moyennant quelques ajustements) par l’ASNAppliquée pour chaque installation neuve et pour chaque réexamen de sûreté (si installation fondée sur des « alluvions »)Implique la prise en compte de facteur de majoration de l’ordre de 1,3 (selon les fréquences).
Z
Vs
0
50
100
150
Z
0
50
100
150
X
Z
�
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
0
50
100
150
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
1900
2000
2100
2200
2300
2400
Vp
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
FT 2
D
100 1010.5
1
1.5
2
2.5
3
Fréquence [Hz]
SV
SH
FT 1
D
0.9
0.95
1
1.05
1.1
1.15
1.2
1.25
1.3
1.35
1.4
Coe
ffici
ents
géo
mét
rique
s
CG - Type 1CG - Type 2CG - Type 3
100
101
Fréquence [Hz]
Modèle « géologique » Simulations 1D et 2D Rapports 2D/1D calculés sur les mouvements sismiques
Exemples issus d’uneétude sur le LEFCA
Effets de site aléa sismique – CLI de Cadarache – 3 juin 2015
Conclusions
� CEA/Cadarache acteur important de la R&D sur la prise en compte des effets de site
� Validation des méthodes sur des sites à « forte sismicité », puis transcription sur les zones à « faible sismicité »
� NOTA: les effets de site ne concernent pas les installations fondées au « rocher » (ITER, RJH,…)